42crmo无缝钢管的焊接工艺包含如下步骤:
1.42crmo无缝钢管焊接材料的选择
高强度钢焊接接头中氢含有量越高,裂纹倾向越大。当局部区域氢含有量达到某一临界值时,裂纹开始出现了;此后,伴着氢含有量的减少,裂纹的尺寸和数量也普遍增加。延迟裂纹的临界氢含有量与预热温度、刚度条件和冷却条件有关。焊接进程中,焊接材料中的水分、焊缝坡口表面的油污、铁锈和空气湿度是焊缝金属中氢富集的主因。基本,母材和焊丝中的氢含有量很小,可以忽略不计。涂层中的水分含有量越高,焊缝中扩散的氢含有量就越高。在焊接流程中,因电弧的高温,氢分解成原子或离子状态,数量较多的氢溶解在熔池中。在随后的冷却和凝固进程中,出于溶解度急剧落下,少部分氢气向外溢出,在同一时间少部分氢气留在焊缝里面,这使得焊缝中的氢气过饱和。焊缝中的氢含有量与焊条类型、干燥条件和焊后冷却速度有关。高碳含有量的钢对裂纹和氢脆敏感,从而因此焊缝金属的碳含有量应低于母材,这使得焊缝的裂纹倾向低于母材。遵照42CrMo钢的焊接性和齿轮轴的工作特性,选择直径为5mm的J507焊条。虽然J507焊条的强度不够,但使用这一种低匹配焊条易于降下来焊接时的冷裂倾向,J507焊条的强度十分于原图纸需求的35CrMo的强度。
2.42crmo无缝钢管预热及层间温度的选择为了有效防范42CrMo高强度钢焊接中的冷裂纹,预热是比较必要的。预热可以减缓焊接接头的冷却速度,适当延长冷却时间,从800℃到500℃,从而降低或避免淬火组织,利于氢气的逸出。预热温度的确定主要与焊缝金属中的扩散氢含有量、坡口形式、母材的化学成分、焊接构件的限制程度等因素有关。预热温度To的估算有许多种,确定采用全方位立体式预热(使用车间井式加热炉),预热温度为400℃。在那些零件中,当使用多层焊接时,因为子层在前层上具有着氢消除作用,它可以改善前层焊缝和热影响区的硬化结构。还有,万一不严格把控后热和层间温度,缘于氢的层层积累,延迟开裂的趋势将更大。为了满足无裂纹的施工条件,即焊接层的实际冷却时间t100应等于裂纹的临界冷却时间tcr。在整个焊接进程中,采用履带式加热器保温,使层间温度控制在(350±20)℃范围内。
3.焊接工艺评估
为了验证以上所述工艺参数是否合适,采用42CrMo齿轮轴的调质卡盘作为试件实施堆焊裂纹试验。预热温度为400℃。焊接后,在600 ~ 650℃实施应力消除退火试验。试样放置48小时后,实施磁粉检测,未查看到裂纹。按照GB2652-89《堆焊金属拉伸试验方法》,在调质卡盘上切下拉伸试样,测量σb和σs分别为95兆帕和90兆帕;分别。依据GB2654-89《堆焊金属硬度试验方法》,在调质卡盘上对焊接层表面开展抛光,硬度测量值为HB200。以上所述力学性能数据格外于原图纸需求的35CrMo强度,证明所选工艺参数合理。
4.42crmo无缝钢管焊接流程中应注意的问题
(1)焊接前,严格清除工件表面的油污、铁锈、水渍和毛刺。
(2)在400℃的井式加热炉中以80℃/小时的升温速度预热整个工件,并保持4小时。
(3)焊条使用前应在350 ~ 400℃下烘干,并保持2h,之后放入保温筒内。
(4)采用DC反向连接(即工件负连接),焊接电流为180 ~ 220安,电流电压为23 ~ 25伏,焊接速度为180 ~ 190毫米/分钟。
(5)焊接流程中,采用履带式加热器开展保温,两个焊工在侧向对称施焊。整个焊接过程应连续实施,中部切勿中断,并缩短每层(路)的焊接周期时间。应选择灵敏度高、精度好的测量仪器来监测温度变化,并且将层间温度控制在(350±20)℃范围内。在无裂纹的情况下,各焊接层应尽不一定薄,通常小于等于焊条直径,每道焊道的起弧和收弧所处位置应错开,收弧时应填满弧坑。进入每一层焊缝??经过仔细检查,气孔和裂纹等缺点必须在重新焊接前彻底清除。
(6)为了减小焊接应力,用气动铲逐层锤击焊缝表面,锤头圆角为1.0 ~ 1.5毫米,相邻两焊层之间的锤击方向应反之。
(7)应力消除退火后,对堆焊表面实施磁粉检测,加工后也就会查看到裂纹。